JP2014227265A - 鋼管取出し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧シリンダー等の動力による駆動機器を用いずに、鋼管径に合わせてストッパー位置を自動的に調整する鋼管取出し装置を提供する。【解決手段】ストッパー５とキッカー４からなる本体部を揺動するようになっている鋼管取出し装置３において、ストッパー５およびキッカー４を支持するフレーム６に、ストッパー５がスライドするレール１１と、ストッパー５を鋼管側に押す方向に反発力を有するバネ機構１４と、鋼管の通過に連動して昇降するロックピン１３とストッパー５に連結されてストッパー５と連動するエンドレスチェーンまたはキャタピラー１２からなるストッパー５のスライドを停止させるロック機構と、を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、搬送テーブルに複数並列に載置されている各鋼管を、順次取出して搬送ライン（搬送ローラ）へ送る鋼管取出し装置に関するものである。

僅かに搬送ライン（搬送ローラ）側の下方へ傾斜している搬送テーブルに複数並列に載置された鋼管を順次取出して搬送ラインに移す場合、搬送テーブルと搬送ローラ間に鋼管取出し装置を設けて鋼管の受け渡し（載せ移し）をする。
鋼管取出し装置は、鋼管を1本ずつ取出す必要があるため、搬送テーブルの最先端にある第1番目の鋼管と第２番目の鋼管の間にストッパーを搬送テーブルの鋼管載置面より突出させて両鋼管の距離を離してから揺動するアームまたはキッカーで第1番目の鋼管を取出す装置や、鋼管径に合わせてストッパーレバーと割出しレバーが一体またはストッパーとキッカーが一体となった一体揺動式の装置が知られている。

ストッパーを突出させる方式では、搬送される鋼管径に応じて突き出すことが出来るように、ストッパーを複数設ける必要があり、手動操作の場合は作業員がストッパーの突出位置を決めてから操作するため、操作が煩雑となって突出作業が簡単に行えない。また、鋼管の順序を決めてＮ/Ｃ制御で自動的に突出を行うものは、装置自体が高価なものとなっていた。そこで、搬送テーブルの搬送ライン側端に更に下方への傾斜部を形成し、取出しアームと前記傾斜部の角度を調整することで、径が異なる異種の鋼管が並べられている場合でも、前記傾斜部から鋼管載置面上に突出するシリンダー駆動のストッパーだけで各鋼管を分離して取出す装置が特許文献１に開示されている。

また、一体揺動式では、取出す鋼管径が大きく変わった場合に、ストッパー位置の組換えや、ストッパー面に間座を取り付けるなどして、鋼管の停止位置を変更する必要があった。これに対しては、割出しレバーとストッパーレバーがなすＶ字形の角度を可変にするＶ字形角度可変機構を備えた装置が、特許文献２に開示されている。

特開平１−３１３２０８号公報 特開２００９−１５５０６２号公報

しかしながら、上記した装置の場合、取出しアームまたは一体揺動式装置本体を揺動させる駆動シリンダー以外に、ストッパーまたは割出しレバーを駆動する油圧シリンダー等の動力による駆動機器が必要となり、スペース上取付けられないか、装置自体が複雑になり高価な設備になるといった問題があった。

本発明は、上述の課題を解決し、一体揺動式の鋼管取出し装置において、油圧シリンダー等の動力による駆動機器を用いずに、鋼管径に合わせてストッパー位置を自動的に調整する鋼管取出し装置を提供することを目的としてなされたものであり、その要旨は次のとおりである。
（１）搬送ライン側の下方に傾斜している搬送テーブル１に複数並列に載置されている鋼管２を、順次取り出して前記搬送ラインへ送る鋼管取出し装置であって、
ストッパー５とキッカー４からなる本体部と、該本体部が取付けられる回転軸７とを備え、前記回転軸７が所定の角度範囲で正逆転することによって、前記本体部が所定の角度範囲で揺動するようになっている前記鋼管取出し装置において、
前記ストッパー５および前記キッカー４を支持するフレーム６に、
前記ストッパー５がスライドするレール１１と、
前記ストッパー５を前記鋼管側に押す方向に反発力を有するバネ機構１４と、
前記鋼管２の通過に連動して昇降するロックピン１３と前記ストッパー５に連結されて該ストッパー５と連動するエンドレスチェーンまたはキャタピラー１２からなる前記ストッパー５のスライドを停止させるロック機構と、
を有することを特徴とする鋼管取出し装置。
（２）前記ストッパー５が前記搬送テーブル１の搬送方向と直交する鋼管受け面を有し、前記バネ機構１４のバネ定数ｋが、次式
Ｗｓ／（Ｄmin×cosθ）≦ ｋ ≦（Ｗｐ^＊×sinθ×cosθ−μ×（Ｗｓ＋Ｗｐ^＊×sinθ×sinθ））／（Ｄ^＊×cosθ）
ここで、Ｗｓ：前記ストッパー５の重量、
θ：前記搬送テーブル１の下向き傾斜角、
Ｄmin：対象となる鋼管内で最小の鋼管外径、
Ｗｐ^＊：（鋼管重量／鋼管外径）が最小となる鋼管の重量、
Ｄ^＊：（鋼管重量／鋼管外径）が最小となる鋼管の外径、
μ：前記ストッパー５と前記レール１１との動摩擦係数、
を満足することを特徴とする（１）に記載の鋼管取出し装置。

本発明によれば、搬送される鋼管の径が変わった場合でも、複雑で高価となる設備や追加の作業・操作を要することなく、自動的に安定して鋼管の取出しが可能となった。

ストッパーとキッカー一体揺動式鋼管取出し装置の鋼管取出し過程を示す模式図 従来の鋼管取出し装置で発生する問題例を模式的に示した図 本発明に係る鋼管取出し装置を示す模式図 本発明を適用した場合の、鋼管の取出し過程を示す模式図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
まず、従来のストッパーとキッカー一体揺動式鋼管取出し装置を図１に示し、その運転状況について述べる。
まず、図１（ａ）と（ｂ）に示すように、搬送テーブル１上を該搬送テーブル１の傾斜によって転がってくる鋼管２をストッパー５で止め、前記搬送テーブル１上に鋼管２が並列して載置された状態となる。この時、シリンダー８で稼動する回転軸７で鋼管取出し装置３を回転して鋼管２を1本ずつ取出すため、前記鋼管取出し装置３のキッカー４が鋼管1本だけ取れるように前記ストッパー５の位置が調整されている。次に、図１（ｃ）に示すように、前記鋼管取出し装置３を搬送ライン側に（図では反時計回りに）回転して、前記キッカー４上の鋼管２を搬送ラインに設けられているアーム９上に送る。この時、前記搬送テーブル１上の鋼管は前記鋼管取出し装置３のフレーム６によって止められている。その後、前記アーム９が下降して取出された鋼管２が搬送ローラ１０に移される。前記鋼管取出し装置３は逆転して（図では時計回りに回転して）もとの状態に戻り（図１（ｄ））、上述の操作を繰り返すことにより、鋼管２が順次搬送テーブルから搬送ラインに送られる。

しかしながら、上記のような従来装置では、搬送テーブル１上にある鋼管の径が大きく変わった場合、例えば小径となった場合、図２（ａ）に示すように、キッカー４面に2本の鋼管が乗った状態となり、鋼管取出し装置３の回転で２本同時に取出されることになる（図２（ｂ））。そのため、従来は、取出すべき鋼管径が変わった場合に、ストッパーを交換するかストッパーの当たり面に間座を取り付けるなどして、鋼管を受け止める位置を変更する必要があった。

そこで、本発明者らは、人力または油圧シリンダー等の駆動機器の介在がなくても、処理する鋼管径に合わせてストッパーの位置が自在に変更できる一体揺動式鋼管取出し装置の構造を検討し、以下に示す装置を見出した。
すなわち、図３に示すように、回転軸７を有し、キッカー４を構成するフレーム６の上部に、ストッパー５を支持し、かつ前記ストッパー５が搬送テーブル１上の鋼管２と直交する方向（搬送テーブル側を前方向、搬送ライン側を後方向とする）にスライドできるレール１１を設けるとともに、前記ストッパー５に連結され、前記ストッパー５の動きに連動して作動するエンドレスチェーンまたはキャタピラー１２と、前記鋼管２の通過に連動して昇降（例えば、シーソ型に取付けられたアームの片端にロックピンが連結され、通過する鋼管がアームの他端を押さえるとロックピンが上がり、鋼管が通過して他端がフリーとなるとロックピンが下がる）し、下がった状態で前記エンドレスチェーンまたはキャタピラー１２の後方向への動きを止めるロックピン１３を前記キッカー４の先端部に配置する。さらに、前記ストッパー５の後方に前方向に反発力を有するバネ機構１４を設置し、前記鋼管２が前記ストッパー５を押し付けると前記ストッパー５が後方にスライドし、前記鋼管が鋼管取出し装置３から排出されると前記ストッパー５が元の位置に戻る構造とする。

次に、上記した本発明の鋼管取出し装置の運転状況を、図４を用いて説明する。
まず、搬送テーブル１上を1本目の鋼管２が鋼管取出し装置３に到達すると、キッカー４の先端部に設置されているロックピン１３を引き上げてエンドレスチェーンまたはキャタピラー１２をフリーな状態とし、ストッパー５を後方に押し動かす（図４（ａ））。前記ストッパー５は、前記鋼管２の押す力とバネ機構１４の反発力とのバランスで徐々に後方にスライドするが、前記鋼管２の外径に相当する距離を動いた時に、前記ロックピン１３が下降して前記エンドレスチェーンまたはキャタピラー１２と前記ストッパー５の後方への動きを停止する（図４（ｂ））。以上の作用は、鋼管の径が変わった場合でも同様に働き、鋼管取出し装置３の前記キッカー４上には常に１本の鋼管だけが載ることになる。

その後、前述した従来の一体揺動式鋼管取出し装置と同様に、前記鋼管取出し装置３を搬送ライン側に（図では反時計回りに）回転して、前記キッカー４上の前記鋼管２を搬送ラインに設けられている前記アーム９上に送る（図４（ｃ））。前記鋼管２が前記鋼管取出し装置３から払い出されると、前記ストッパー５が前記バネ機構１４によって前方に押され（図４（ｄ））、前記鋼管取出し装置３を逆回転して図４（ａ）に示す初期の位置に戻す間に、前記ストッパー５も初期の位置に戻った状態となる。

上述した操作を繰り返すことで、搬送テーブル上に並列に載置された鋼管を鋼管径が変わった場合でも1本ずつ取出し、搬送ラインに送ることが出来る。
次に、前記鋼管取出し装置３の前記ストッパー５の後方に配置する前記バネ機構１４のバネ定数と取り出し対象となる鋼管径および重量との関係について述べる。
前記鋼管取出し装置３が安定的に機能するためには、前記搬送テーブル１上の鋼管が残り１本となった場合でも、前記鋼管の重量で前記ストッパー５を鋼管外径Ｄに相当する距離分以上後方にスライドできることが好ましい。

前記搬送テーブル１の下向き傾斜角をθ、鋼管受け面が前記搬送テーブル１の搬送方向と直交する前記ストッパー５の重量をＷｓ、取り出し対象となる鋼管の外径をＤ、重量をＷｐとすると、前記鋼管が前記ストッパー５を水平方向（前記ストッパー５のスライド方向）に押す力ＦｐはＦｐ＝Ｗｐ×sinθ×cosθとなる。また、バネ機構による反発力がない場合に前記鋼管で前記ストッパー５を前記レール１１上をスライドさせるために要する力Ｆｓは、前記ストッパー５と前記レール１１との動摩擦係数をμとするとＦｓ＝μ×（Ｗｓ＋Ｗｐ×sinθ×sinθ）となる。したがって、前記バネ機構１４のバネ定数をｋとすると、前記ストッパー５が移動する距離ｘは、
ｘ＝（Ｆｐ−Ｆｓ）／ｋ
＝（Ｗｐ×sinθ×cosθ−μ×（Ｗｓ＋Ｗｐ×sinθ×sinθ））／ｋ
となり、この距離ｘが鋼管外径Ｄの水平方向に相当する距離（Ｄ×cosθ）以上となるためには、前記バネ定数ｋは
ｋ ≦（Ｗｐ×sinθ×cosθ−μ×（Ｗｓ＋Ｗｐ×sinθ×sinθ））／（Ｄ×cosθ）
を満足する必要がある。

ここで、前記バネ定数ｋの上限値が最小となるのは、鋼管の重量Ｗｐと外径Ｄの比Ｗｐ／Ｄが最小の場合である。したがって、対象とする鋼管内でＷｐ／Ｄが最小である鋼管の重量をＷｐ^＊、外径をＤ^＊とした場合、前記バネ定数ｋは、次の式を満たすことが好ましい。
ｋ ≦（Ｗｐ^＊×sinθ×cosθ−μ×（Ｗｓ＋Ｗｐ^＊×sinθ×sinθ））／（Ｄ^＊×cosθ）
さらに、鋼管を払出した後に前記バネ機構１４によって前記ストッパー５を前方（図４（ｄ）で上方）に押し戻すためには、前記バネ定数ｋが次の式を満足する必要がある。

Ｗｓ ≦ ｋ×Ｄ×cosθ
すなわち、
ｋ ≧ Ｗｓ／（Ｄ×cosθ）
ここで、前記バネ定数ｋの下限値が最大となるのは、鋼管の外径Ｄが最小の場合であり、対象とする鋼管内で最小の鋼管外径をＤminとすると、前記バネ定数ｋは
ｋ ≧ Ｗｓ／（Ｄmin×cosθ）
を満足することが好ましい。

以上より、前記バネ機構１４の前記バネ定数ｋの好ましい範囲は、
Ｗｓ／（Ｄmin×cosθ）≦ ｋ ≦（Ｗｐ^＊×sinθ×cosθ−μ×（Ｗｓ＋Ｗｐ^＊×sinθ×sinθ））／（Ｄ^＊×cosθ）
である。

１ 搬送テーブル
２ 鋼管
３ 鋼管取出し装置
４ キッカー
５ ストッパー
６ フレーム
７ 回転軸
８ シリンダー
９ アーム
１０ 搬送ローラ
１１ レール
１２ エンドレスチェーンまたはキャタピラー
１３ ロックピン
１４ バネ機構

Claims (2)

1. 搬送ライン側の下方に傾斜している搬送テーブル１に複数並列に載置されている鋼管２を、順次取り出して前記搬送ラインへ送る鋼管取出し装置であって、
   ストッパー５とキッカー４からなる本体部と、該本体部が取付けられる回転軸７とを備え、前記回転軸７が所定の角度範囲で正逆転することによって、前記本体部が所定の角度範囲で揺動するようになっている前記鋼管取出し装置において、
   前記ストッパー５および前記キッカー４を支持するフレーム６に、
   前記ストッパー５がスライドするレール１１と、
   前記ストッパー５を前記鋼管側に押す方向に反発力を有するバネ機構１４と、
   前記鋼管２の通過に連動して昇降するロックピン１３と前記ストッパー５に連結されて該ストッパー５と連動するエンドレスチェーンまたはキャタピラー１２からなる前記ストッパー５のスライドを停止させるロック機構と、
   を有していることを特徴とする鋼管取出し装置。
2. 前記ストッパー５が前記搬送テーブル１の搬送方向と直交する鋼管受け面を有し、前記バネ機構１４のバネ定数ｋが、次式
   Ｗｓ／（Ｄmin×cosθ）≦ ｋ ≦（Ｗｐ^＊×sinθ×cosθ−μ×（Ｗｓ＋Ｗｐ^＊ ×sinθ×sinθ））／（Ｄ^＊×cosθ）
   ここで、Ｗｓ：前記ストッパー５の重量、
   θ：前記搬送テーブル１の下向き傾斜角、
   Ｄmin：対象となる鋼管内で最小の鋼管外径、
   Ｗｐ^＊：（鋼管重量／鋼管外径）が最小となる鋼管の重量、
   Ｄ^＊：（鋼管重量／鋼管外径）が最小となる鋼管の外径、
   μ：前記ストッパー５と前記レール１１との動摩擦係数、
   を満足することを特徴とする請求項１に記載の鋼管取出し装置。

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